ยินดีต้อนรับเข้าสู่ศูนย์รวมความบันเทิงชั้นนำ

ทฤษฎี แรงโน้มถ่วง กฎธรรมชาติจากต้นแอปเปิล

RPGX
, พุธ 8 มกราคม 2025

แรงโน้มถ่วง พลังงานและแรงดึงดูดตามธรรมชาติ ที่เกิดขึ้นกับทุกสิ่งในจักรวาล เพื่อให้ตกลงสู่พื้น นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมเราถึงนั่งอ่านบทความอยู่ตรงนี้ แบบไม่ลอยขึ้นไปบนท้องฟ้า ดังนั้นเราจะพามาหาคำตอบ เกี่ยวกับแนวคิดแรงโน้มถ่วง ผู้ค้นพบแรงโน้มถ่วงและแรงดึงดูด รวมถึงข้อเท็จจริงที่ไม่เคยรู้มาก่อน

แนวคิดหลักกฎแรงโน้มถ่วง

แรงโน้มถ่วง (Gravitational) กฎแรงโน้มถ่วงสากลของนิวตัน โดยทุกอนุภาคจะมีแรงดึงดูดกันในจักรวาล ด้วยแรงที่มีขนาดเป็นสัดส่วนโดยตรง กับผลคูณของมวลทั้งสอง และเป็นสัดส่วนผกผัน ที่มีค่ากำลังสองของระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลาง ซึ่งเป็นแรงโน้มถ่วงของโลก กระทำต่อวัตถุทั้งหมดบนโลก จึงมีทิศทางเข้าสู่ศูนย์กลางของโลก [1]

แรงโน้มถ่วง ใครเป็นผู้ค้นพบ?

แรกเริ่มมนุษย์มีความเชื่อว่า “เมื่อปล่อยวัตถุสองชิ้น ที่มีมวลต่างกัน มาจากที่สูงพร้อมกัน ภายใต้แรงโน้มถ่วงของโลก จะทำให้วัตถุที่มีมวลมากกว่า ตกลงสู่พื้นก่อนเสมอ” โดยเป็นแนวคิดจากนักปราชญ์ชาวกรีก อริสโตเติล (Aristotle) ที่ได้รับการยอมรับมานานหลายร้อยปี โดยไม่มีการทดลอง หรือตรวจสอบแต่อย่างใด

จากการศึกษาทฤษฎีความโน้มถ่วงสมัยใหม่ โดยนักวิทยาศาสตร์ กาลิเลโอ กาลิเลอี (Galileo Galilei) เป็นการทดลองปล่อยวัตถุ มวลต่างกันสองชิ้นพร้อมกัน จากหอเอนปิซา แล้วพบว่าตกถึงพื้นเกือบพร้อมกัน เพื่อพิสูจน์ว่าความคิดของอริสโตเติลไม่ถูกต้อง แต่นั่นเป็นเพียงการทดลองเชิงความคิดเท่านั้น

ผู้ค้นพบกฎแรงดึงดูดของโลก โดยนักคณิตศาสตร์และนักฟิสิกส์ เซอร์ไอแซก นิวตัน (Sir Isaac Newton) เป็นการค้นพบโดยบังเอิญ ในขณะที่กำลังนั่งมองดวงจันทร์ ก็มีแอปเปิลตกลงสู่พื้นดิน จึงสงสัยว่าทำไมถึงไม่ลอยขึ้นไปบ้าง จากผลการทดลองพบว่า เป็นสาเหตุเดียวกับแรงดึงดูดของดวงจันทร์ ที่โคจรรอบโลก [2]

เรื่องไม่ลับกับไอแซก นิวตัน

นักวิทยาศาสตร์คนสำคัญ ที่ค้นพบกฎแรงโน้มถ่วง และกฎการเคลื่อนที่ 3 ข้อ โดยเป็นรากฐานของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ทั้งยังมีแนวคิด การออกแบบ และการพัฒนาด้านต่าง ๆ ดังต่อไปนี้

แนวคิดแรงโน้มถ่วงและการเคลื่อนที่ ช่วยอธิบายปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นบนโลก อย่างเช่น การโคจรของ ดวงจันทร์ การโคจรของดาวเคราะห์รอบ ดวงอาทิตย์ และการเกิด น้ำขึ้นน้ำลง
การออกแบบสถาปัตยกรรม และเทคโนโลยีเครื่องกลในปัจจุบัน
ผู้ประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ แบบสะท้อนแสง คนแรกของโลก
นักวิทยาศาสตร์คนแรก ผู้ค้นพบแสงขาวจากดวงอาทิตย์ ที่ประกอบไปด้วยสีสันต่าง ๆ และเป็นผู้พัฒนาทฤษฎีสีเป็นคนแรก
คิดค้นแคลคูลัส คณิตศาสตร์ขั้นพื้นฐานทางสถิติ และวิศวกรรมศาสตร์

แรงโน้มถ่วง ผลงานยิ่งใหญ่ในวงการวิทยาศาสตร์

แนวคิดและการทดลอง เกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงโลก นับว่าเป็นผลงานอันยิ่งใหญ่ของนิวตัน โดยในขณะเดียวกัน ก็มีแนวคิดทางคณิตศาสตร์เพิ่มขึ้นด้วย คือ คณิตศาสตร์แคลคูลัส และการวิเคราะห์สเปกตรัมแสง ทำให้เป็นที่ยอมรับอย่างมาก ในวงการวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ มาจนถึงทุกวันนี้

ข้อเท็จจริงแรงโน้มถ่วงของโลก

ทฤษฎีวิทยาศาสตร์ เรื่องแรงโน้มถ่วงของโลก เป็นที่รู้จักและได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลาย โดยเป็นปัจจัยสำคัญ ในการเปลี่ยนแปลงความรู้ความเข้าใจ ของวงการวิทยาศาสตร์และฟิสิกส์มาจนถึงปัจจุบัน และมีข้อเท็จจริงอีกมากมาย ที่หลายคนอาจยังไม่เคยรู้มาก่อน ดังนี้

แรงโน้มถ่วงส่งผลให้โลกและดวงดาว เป็นรูปร่างทรงกลม
มวลร่างกายของมนุษย์ เป็นมวลที่มีขนาดเล็กมาก เมื่อเทียบกับมวลของโลก ดังนั้นมวลกายจึงไม่มีผลอะไรกับโลกแม้แต่น้อย
น้ำหนักของยอดเขาเอเวอเรสต์ (ยอดเขาสูงสุดของโลก) เมื่อชั่งน้ำหนักจะมีค่าต่ำกว่าเล็กน้อย กับน้ำหนักตัวที่ชั่งบนพื้นที่ราบตามระดับน้ำทะเล
สถานีอวกาศนานาชาติ ที่อยู่ในระดับความสูงประมาณ 400 กิโลเมตร ซึ่งยังคงอยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วงของโลก แต่การเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงนั้น จะทำให้สถานีอวกาศไม่ตกลงสู่พื้นอย่างแน่นอน โดยนักบินอวกาศ ก็จะรู้สึกว่าไม่มีน้ำหนักร่างกายเช่นกัน เรียกว่า สภาวะการตกอย่างเสรี
หากมนุษย์เดินทางด้วยความเร็ว 11 กิโลเมตร / วินาที จะทำให้เราเดินทางแบบหลุดพ้น จากแรงดึงดูดของโลกได้ หรือที่เรียกกันว่า ความเร็วหลุดพ้น (Escape velocity)
หลุมดำ (Black hole) เป็นหลุมที่มีมวล และความหนาแน่นมหาศาล ชนิดที่ว่าแรงโน้มถ่วงมีอิทธิพลดึงดูดแสงเข้ามาได้ ซึ่งในปัจจุบัน ก็ยังไม่มีคำตอบว่าข้างในหลุมดำมีอะไรบ้าง
แรงโน้มถ่วง เป็นแรงเดียวเท่านั้น ที่ยึดเหนี่ยวทุกสิ่งไว้กับพื้นโลก โดยไม่มีการลดทอนหรือดูดซับใด ๆ และช่วยยึดเหนี่ยวเอกภพเข้าไว้ด้วยกัน

ที่มา: แรงโน้มถ่วงของโลก (Gravitational Force) [3]

เพิ่มความรู้กับคำถาม แรงโน้มถ่วง

ทำไมลูกแอปเปิลถึงตกลงสู่พื้นโลก : เพราะมีแรงโน้มถ่วงของโลก ที่ดึงดูดให้ลูกแอปเปิลตกลงมา แทนที่จะลอยขึ้นไปบนอากาศ ซึ่งมีความสัมพันธ์ของแรงดึงดูด ระหว่างโลกกับดวงจันทร์ และวัตถุอื่นทั้งหมดในจักรวาล
แรงโน้มถ่วงมาจากไหน : จากมวลรวมทั้งหมดของโลก ส่งผลต่อแรงดึงดูดกับมวลร่างกาย
สภาวะไร้น้ำหนักเป็นอย่างไร : คือสภาวะที่เกิดการตกได้อย่างเสรีตลอดเวลา โดยผลของแรงโน้มถ่วง จะถูกหักล้างด้วยแรงเฉื่อย ที่เกิดจากการบินอยู่ในวงโคจร มักเรียกว่า “แรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์”
แรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ น้อยกว่าโลกกี่เท่า : หากดวงจันทร์มีความเร่ง เข้าสู่ศูนย์กลาง (แรงจี G) ประมาณ 62 m/s^2 จะมีแรงโน้มถ่วงน้อยกว่าโลกประมาณ 6 เท่า ซึ่งน้ำหนักของสิ่งมีชีวิตจะเปลี่ยนแปลงไปด้วย ตามดาวเคราะห์ที่อาศัยอยู่
ข้อเสียของแรงโน้มถ่วงโลกมีอะไรบ้าง : สิ่งมีชีวิตไม่สามารถกระโดดขึ้นสูงเกินไปได้, ไม่สามารถยกของที่มีน้ำหนักมากเกินไปได้, เมื่อสิ่งของหล่นลงพื้น จะทำให้เกิดความเสียหายและชำรุด และการทำกิจกรรมที่สวนทางกับแรงโน้มถ่วง จะรู้สึกเหนื่อยล้าหรือปวดเมื่อย อย่างเช่น การปีนเขา การปั่นจักรยานขึ้นทางลาดชัน

สรุป แรงโน้มถ่วง “Gravitational”

แรงโน้มถ่วง กฎแรงโน้มถ่วงของโลก จากเซอร์ไอแซก นิวตัน กล่าวถึงอนุภาคทั้งหมดทั้งมวล มีแรงดึงดูดต่อกันในจักรวาล โดยมีผลกระทำกับวัตถุและสิ่งมีชีวิตบนโลก ให้มีทิศทางเข้าสู่ศูนย์กลางของโลก จึงไม่ทำให้ลอยขึ้นไปบนอากาศ รวมถึงยึดเหนี่ยวเอกภพทั้งหมด เข้าด้วยกันอีกด้วย